一種激光器穩(wěn)頻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光器領(lǐng)域，特別涉及一種激光器穩(wěn)頻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器是科研和工業(yè)中的重要激光光源。
[0003]半導(dǎo)體激光器的線寬約為10MHz，其長(zhǎng)期漂移指標(biāo)>100MHz/lh，而在原子的激光冷卻等研究中，通常需要半導(dǎo)體激光器的線寬小于IMHz甚至10kHz，幾個(gè)小時(shí)內(nèi)的漂移也在IMHz以內(nèi)。為了滿足相關(guān)研究中對(duì)半導(dǎo)體激光器穩(wěn)定度的需求，通常會(huì)采用下面幾種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器的穩(wěn)頻:飽和吸收穩(wěn)頻、Zeeman穩(wěn)頻、偏振光譜穩(wěn)頻、外腔穩(wěn)頻以及傳輸腔穩(wěn)頻。
[0004]其中，傳輸腔穩(wěn)頻是利用一臺(tái)穩(wěn)定度高的激光器做參考(例如碘穩(wěn)頻的氦氖激光器)，將參考激光器的激光和待穩(wěn)激光器(半導(dǎo)體激光器)的激光同時(shí)入射到一臺(tái)掃描的法布里-玻羅干涉儀(傳輸腔)中，利用光電探測(cè)器探測(cè)參考激光器的激光經(jīng)過(guò)傳輸腔后的透射信號(hào)及待穩(wěn)激光器的激光經(jīng)過(guò)傳輸腔后的透射信號(hào)，再采用數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸入到計(jì)算機(jī)中，利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行處理，通過(guò)計(jì)算并鎖定透射信號(hào)中透射峰間距來(lái)提高待穩(wěn)激光器的穩(wěn)定度。其中，傳輸腔的腔長(zhǎng)由壓電陶瓷進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體可以通過(guò)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)源輸出的鋸齒波電壓信號(hào)調(diào)節(jié)壓電陶瓷的伸縮，由此改變傳輸腔的長(zhǎng)度，達(dá)到改變傳輸腔的諧振頻率的目的。
[0005]在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題:
[0006]第一，在將光電探測(cè)器輸出的信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)中時(shí)，如果數(shù)據(jù)采集卡采集速率低，則會(huì)由于傳輸速度的問(wèn)題造成反饋的延時(shí)，如果數(shù)據(jù)采集卡采集速率高，則會(huì)造成成本過(guò)高；第二，壓電陶瓷一直處于掃描狀態(tài)，由于壓電陶瓷的掃描是非線性的，因此，同樣的掃描電壓可能對(duì)應(yīng)于壓電陶瓷不同的掃描長(zhǎng)度，同時(shí)，由于壓電陶瓷不同的長(zhǎng)度的電壓敏感度不同，可能會(huì)造成誤差信號(hào)的不敏感，從而限制了待穩(wěn)激光器鎖定的效果；第三，傳輸腔穩(wěn)頻只能控制激光的長(zhǎng)期漂移，而對(duì)激光的線寬壓窄的貢獻(xiàn)不大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種激光器穩(wěn)頻系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下:
[0008]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種激光器穩(wěn)頻系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0009]沿一條直線依次設(shè)置的參考激光器、第一電光調(diào)制器、第一偏振分光棱鏡、第一半波片、法布里-玻羅干涉儀、第二半波片、第二偏振分光棱鏡、第二電光調(diào)制器和待穩(wěn)激光器，所述參考激光器和所述待穩(wěn)激光器的激光發(fā)射端正對(duì)所述法布里-玻羅干涉儀；
[0010]固定在所述法布里-玻羅干涉儀的傳輸腔上的壓電陶瓷，產(chǎn)生第一振蕩信號(hào)并向所述第一電光調(diào)制器輸出第一參考信號(hào)的第一驅(qū)動(dòng)源，設(shè)于所述第一偏振分光棱鏡的反射光路上的第一光電單元，將所述第一振蕩信號(hào)和所述第一光電單元輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行混頻的第一混頻器，根據(jù)所述第一混頻器輸出的信號(hào)產(chǎn)生電壓信號(hào)作所述壓電陶瓷的驅(qū)動(dòng)源；
[0011]產(chǎn)生第二振蕩信號(hào)并向所述第二電光調(diào)制器輸出第二參考信號(hào)的第二驅(qū)動(dòng)源，設(shè)于所述第二偏振分光棱鏡的反射光路上的第二光電單元，將所述第二振蕩信號(hào)和所述第二光電單元輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行混頻的第二混頻器，所述第二混頻器還將混頻后的信號(hào)作為糾偏信號(hào)輸出給所述待穩(wěn)激光器。
[0012]在本實(shí)用新型實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述待穩(wěn)激光器和所述參考激光器為相同的激光器，所述第一電光調(diào)制器和所述第二電光調(diào)制器為相同的電光調(diào)制器，所述第一偏振分光棱鏡和所述第二偏振分光棱鏡為相同的偏振分光棱鏡，所述第一半波片和所述第二半波片為相同的半波片，所述第一驅(qū)動(dòng)源和所述第二驅(qū)動(dòng)源為相同的驅(qū)動(dòng)源，所述第一光電單元和所述第二光電單元為相同的光電單元，所述第一混頻器和所述第二混頻器為相同的混頻器。
[0013]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述待穩(wěn)激光器和所述參考激光器為半導(dǎo)體激光器。
[0014]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一光電單元和所述第二光電單元為光電二極管或者光電倍增管。
[0015]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述驅(qū)動(dòng)源為隔離放大器。
[0016]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述系統(tǒng)還包括設(shè)于所述第一混頻器和所述驅(qū)動(dòng)源之間的第一濾波器。
[0017]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述系統(tǒng)還包括設(shè)于所述第二混頻器和所述待穩(wěn)激光器之間的第二濾波器。
[0018]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一濾波器和所述第二濾波器為相同的濾波器。
[0019]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一濾波器和所述第二濾波器為低通濾波器。
[0020]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0021]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光器穩(wěn)頻系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的傳輸腔穩(wěn)頻方法相比:不需要對(duì)傳輸腔的腔長(zhǎng)進(jìn)行掃描，所以無(wú)需使用數(shù)據(jù)采集卡，同時(shí)可以避免由于傳輸腔的壓電陶瓷的非線性效應(yīng)造成的誤差信號(hào)的不敏感，從而提高了待穩(wěn)激光器鎖定的效果；另外，基于傳輸腔的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，待穩(wěn)激光器鎖定在傳輸腔上，保證了待穩(wěn)激光器的長(zhǎng)期穩(wěn)定度，而參考激光器和待穩(wěn)激光器從兩個(gè)方向射入傳輸腔，溫度、潮濕和振蕩等因素影響下的參考激光器的激光在經(jīng)過(guò)傳輸腔后，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后反饋到待穩(wěn)激光器上，減小了溫度、潮濕和振蕩等因素對(duì)待穩(wěn)激光器的影響，從而提高了待穩(wěn)激光器的短期穩(wěn)定度，壓窄了待穩(wěn)激光器的線寬。
【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種激光器穩(wěn)頻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0025]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種激光器穩(wěn)頻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括:
[0026]沿一條直線依次設(shè)置的參考激光器1、第一電光調(diào)制器2、第一偏振分光棱鏡3、第一半波片4、法布里-玻羅干涉儀5、第二半波片6、第二偏振分光棱鏡7、第二電光調(diào)制器8和待穩(wěn)激光器9，參考激光器I和待穩(wěn)激光器9的激光發(fā)射端正對(duì)法布里-玻羅干涉儀5。
[0027]固定在法布里-玻羅干涉儀5的傳輸腔上的壓電陶瓷10，產(chǎn)生第一振蕩信號(hào)并向第一電光調(diào)制器2輸出第一參考信號(hào)的第一驅(qū)動(dòng)源11，設(shè)于第一偏振分光棱鏡3的反射光路上的第一光電單元12，將第一振蕩信號(hào)和第一光電單元輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行混頻的第一混頻器13，根據(jù)第一混頻器13輸出的信號(hào)產(chǎn)生電壓信號(hào)作壓電陶瓷10的驅(qū)動(dòng)源14。
[0028]產(chǎn)生第二振蕩信號(hào)并向第二電光調(diào)制器8輸出第二參考信號(hào)的第二驅(qū)動(dòng)源15，設(shè)于第二偏振分光棱鏡7的反射光路上的第二光電單元16，將第二振蕩信號(hào)和第二光電單元16輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行混頻的第二混頻器17，第二混頻器17還將混頻后的信號(hào)作為糾偏信號(hào)輸出給待穩(wěn)激光器9。
[0029]其中，第一電光調(diào)制器2、第一偏振分光棱鏡3、第一半波片4、法布里-玻羅干涉儀5依次設(shè)置在參考激光器I的光路上，第二電光調(diào)制器8、第二偏振分光棱鏡7、第二半波片
6、法布里-玻羅干涉儀5依次設(shè)置在待穩(wěn)激光器9的光路上。
[0030]其中，第一驅(qū)動(dòng)源11分別與第一電光調(diào)制器2及第一混頻器13電連接，第一光電單元12與第一混頻器13電連接，驅(qū)動(dòng)源14分別與第一混頻器13以及壓電陶瓷10電連接。第二驅(qū)動(dòng)源15分別與第二電光調(diào)制器8及第二混頻器17電連接，第二光電單元16與第二混頻器17電連接，第二混頻器17還與待穩(wěn)激光器9電連接。
[0031]具體地，下面對(duì)該激光器穩(wěn)頻系統(tǒng)的原理進(jìn)行說(shuō)明:
[0032]頻率為ω?(載波頻率)的參考激光器輸出的激光經(jīng)過(guò)第一電光調(diào)制器調(diào)制之